歯冠破折切歯の治療におけるポーセレンベニアの弾力性と応力分布の最適化

Optimization of resilience and stress distribution in porcelain veneers for the treatment of crown-fractured incisors.

抄録

本研究では、広範囲に喪失した象牙質を修復する際に、無傷の原歯の生体力学的特性を最もよく再現できる修復物の形態を、弾力性と応力分布の観点から明らかにすることを目的とした。1/3クラウン破折と2/3クラウン破折の治療について、下地にコンポジットレジンを用いた場合と用いない場合の異なるデザインのフェイシャルポーセレンベニアを使用して検討した。切歯の頬舌側2次元断面を再現した数値モデルを用いて、応力分布と歯のコンプライアンスを評価した。切歯の衝撃状況をシミュレートするために50Nの顔面力を加えた．顔面表面の接線応力が計算され、エナメル表面の最も切歯側の節における最大変位（水平方向）も記録され、各試験条件における歯のコンプライアンス（すなわち、変位/荷重またはレジリエンス）の計算に使用された。すべての試験条件において、ポーセレン積層板の顔面に同様のパターンで引張応力が発生し、歯冠の歯頸部は最も静止した部分であった。歯冠の切歯側半分に大きな違いが見られ、最も低い応力は、コンポジットレジストなしで修復された広範囲に破折した歯に観察された（顔面のピークは約33 MPa）。最小限のベニアと "象牙質のような "コンポジット築盛で修復された破折歯は、無傷の歯と同様の応力パターンを示した（顔面のピークは約50 MPa）。天然歯は、最も高い歯のコンプライアンスまたは柔軟性を示した。すべての修復物デザインは、歯の剛性を増加させた。しかし、欠損した象牙質の代わりにコンポジットレジンを使用した場合、本来の歯のコンプライアンスはほぼ回復し、ポーセレンは顔面と切歯のエナメル質の代用としてのみ機能した。歯冠破折した切歯を修復する際、歯のコンプライアンスと応力分布は、コンポジットとセラミックの組み合わせによって調節することができる。無傷の歯本来の生体力学的挙動を再現するために、最適な形態に到達することができる。セラミックを単独で使用した場合、応力集中は低くなるが、修復歯のコンプライアンスは低くなる。

The present study was conducted to define, when restoring extensive loss of dentin, the configuration of the restoration that will best reproduce the biomechanical properties of the intact original tooth in terms of resilience and stress distribution. The treatment of 1/3-crown fractures and 2/3-crown fractures was investigated using different designs of facial porcelain veneers with and without underlying composite buildup. The stress distribution and tooth compliance were assessed in a numeric model reproducing a 2-dimensional buccolingual cross section of an incisor. A 50-N facial force was applied to simulate an incisal impact situation. The facial surface tangential stresses were calculated, and the maximum displacement (horizontal direction) at the most incisal node of the enamel surface was also recorded and used to calculate the tooth compliance (i.e., displacement/load or resilience) for each test condition. Tensile stresses were generated on the facial surface of the porcelain laminates with a similar pattern for all test conditions, the cervical part of the crown being the most quiescent area. Substantial differences appeared in the incisal half of the crown, the lowest stresses being observed for extensively fractured teeth restored without composite buildup (facial peaks at approximately 33 MPa). Fractured teeth restored with minimal veneers and a "dentin-like" composite buildup showed stress patterns similar to the intact tooth (facial peaks at approximately 50 MPa). The natural tooth gave the highest tooth compliance or flexibility. All restorative designs featured increased tooth stiffness. However, the original tooth compliance was almost restored when composite was used to replace the missing dentin, with the porcelain acting only as a facial and incisal enamel substitute. When restoring crown-fractured incisors, tooth compliance and stress distribution can be modulated by the combination of composite and ceramics. Optimized configurations can be reached to reproduce the original biomechanical behavior of the intact tooth. The use of ceramic alone generates low stress concentrations, but also less compliant restored teeth.